授業/C言語基礎/文字列 のバックアップ(No.3)

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これまで、文字列は、ダブル・クォーテーション " で囲まれたもので、printf関数またはscanf関数に渡すだけのものでした。

実は、文字列は、文字を集めて並べたデータです。

そこで、まずは文字について説明し、それから、文字列について説明します。

文字はchar型の変数に格納する †

文字を格納するための変数の型はchar型です。

  char s[] = "ABC";

文字はシングル・クォーテーションで囲む †

文字列はダブル・クォーテーションで囲みましたが、文字はシングル・クォーテーション ' で囲みます。

  char s[] = "ABC";

  printf(">> %s\n", s);

文字を出力するときの変換指定子は %c †

printf関数で、変数に格納された文字を出力するときは、変換指定子を%cとします（プログラム1）。

  char s[] = "ABC";
  int i, len;

  len = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
  for (i = 0; i < len; i++) {
    printf("%d\n", s[i]);
  }

演習1 †

プログラム1を作成し、実行結果を確認せよ。

エスケープ・シーケンスは1文字 †

改行 \n、バックスラッシュ \\、ダブルクオーテーション \" などのエスケープ・シーケンスは、1文字として扱われます（プログラム2）。

luna% a.out
>> 4
64
65
66
0

演習2 †

プログラム2を作成し、実行結果を確認せよ。

文字は文字コードで表される †

文字は、2進数の文字コードで表されています。

例えば、ASCIIコードの場合、A は2進数の 01000101 と表されていて、10進数で表すと 65 です（プログラム3）。

  char s[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
  s[7] = '\0';

  printf(">> %s\n", s);

このプログラムを実行すると、次のようになります。

luna% a.out
>> ABCDEFG

このため、文字を整数として考えると、足し算もできます（プログラム4）。

  char s[4];

  s = "ABC";

  printf(">> %s\n", s);

このプログラムを実行すると、次のようになります。

  char s[4];

  s[0] = 'A';
  s[1] = 'B';
  s[2] = 'C';
  s[3] = '\0';

  printf(">> %s\n", s);

演習3 †

プログラム3とプログラム4を作成し、実行結果を確認せよ。

文字列はchar型の配列に格納する †

文字列は、複数の文字を並べたものであり、char型の配列として扱われます。

  char s[8];

  scanf("%s", s);
  printf(">> %s\n", s);

文字列を出力するときの変換指定子は %s †

printf関数で、変数に格納された文字列を出力するときは、変換指定子を%sとします（プログラム5）。

  char s[8];

  scanf("%7s", s);
  printf(">> %s\n", s);

演習4 †

プログラム5を作成し、実行結果を確認せよ。

文字列の最後は '\0' †

実は、文字列の最後には、ヌル文字 \0 という文字（エスケープ・シーケンス）があります。

つまり、"ABC"という文字列は、文字 'A'、文字 'B'、文字 'C'、そしてヌル文字 '\0' から成る長さ4の文字列です。

ヌル文字は表示して確認することはできませんが、if文で比較すると確認できます（プログラム6）。

luna% a.out
1234567890
>> 1234567

演習5 †

プログラム6を作成し、実行結果を確認せよ。

初期化のとき以外は文字列を直接代入できない †

上のプログラムのように、文字列を格納する変数を宣言すると同時に初期化するときには、変数に文字列を直接代入できますが、それ以外のときは文字列を直接代入することができません（プログラム7）。

#include <stdio.h>

int strlen(char s[]) {
  int i = 0;

  while (s[i] != '\0') {  i++; }

  return i;
}

int  main(void) {
  char s[16];
  int len;

  printf("英単語を入力してください");
  scanf("%15s", s);

  len = strlen(s);
  printf("%d文字\n", len);

  return 0;  
}

演習5 †

プログラム6をプログラム7に変更し、コンパイル結果を確認せよ。

文字を一つずつ代入して文字列を作る †

文字列は文字の配列ですから、配列の要素を一つずつ代入するように、文字を一つずつ代入することができます。 このとき、最後にヌル文字を追加するのを忘れないようにしましょう（プログラム8）。

#include <string.h>

演習7 †

プログラム8を作成し、実行結果を確認せよ。

文字列をキーボードから入力する †

scanf関数を使って、文字列をキーボードから入力することができます。 変換指定子にはprintf関数と同じ %s を使いますが、代入される変数の前にアンパサンド & をつけません。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
  char s[16] = "ABC";
  char t[16];
  int len;

  len = strlen(s);  // 文字列sの長さを調べる
  printf(">> %d\n", len);

  strcpy(t, s);  // 文字列sを文字列tにコピー（代入）する
  printf(">> %s\n", t);

  strncpy(t, s, 2);  // 文字列sを文字列tに先頭から最大2文字までコピー（代入）する
  printf(">> %s\n", t);

  strcat(s, "DEF");  // 文字列sの後ろに文字列"DEF"を連結する
  printf(">> %s\n", s);

  strncat(s, "GHI", 2);  // 文字列sの後ろに文字列"GHI"のうち先頭から最大2文字まで連結する
  printf(">> %s\n", s);

  if (strcmp(s, "ABCDEFGH") == 0) { // 文字列sと文字列"ABCDEFGH"を比較する
    printf(">> 同じ\n");
  } else {
    printf(">> 同じでない\n");
  }

  if (strcmp(s, "ABCXYZ", 3) == 0) { // 文字列sと文字列"ABCXYZ"を先頭から最大3文字まで比較する
    printf(">> 同じ\n");
  } else {
    printf(">> 同じでない\n");
  }

  return 0;
}

ただし、文字列の長さが入力された文字数より大きくないと（入力された文字数+1以上でないと）、セグメント・エラーになる可能性があります。 そこで、変換指定子に桁数を指定して、入力される文字列の長さを制限します（プログラム9）。

  char s[8];

  scanf("%8s", s);
  printf(">> %s\n", s);

このプログラムを実行し、"1234567890"と入力すると、結果は次のようになります。

luna% a.out
1234567890
>> 1234567

8文字目はヌル文字になるので、7文字しかないように見えます。

演習8 †

プログラム9を作成し、実行結果を確認せよ。

関数を使って文字列を操作する（おまけ） †

C言語には、文字列を操作するための関数がいくつか用意されています。

これらの文字列操作関数を使うには、string.h をインクルードします。

#include <string.h>

次のような関数が用意されています。

• 文字列の長さを調べる strlen関数
• 文字列をコピー（代入）する strcpy関数
• 文字列を指定された文字数だけコピー（代入する） strncpy関数
• 文字列を連結する strcat関数
• 文字列を指定された文字数だけ連結する strncat関数
• 文字列を比較する strcmp関数
• 文字列を指定された文字数だけ比較する strncmp関数